73498 - TERMODINAMICA PER L'INGEGNERIA CHIMICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le conoscenze e le metodologie specialistiche della termodinamica generale e della termodinamica chimica, volte all'analisi termodinamica dei processi, alla valutazione anche previsionale delle proprietà termodinamiche di sostanze pure, di miscele, degli equilibri chimici e di fase.

Contenuti

Brevi richiami sulla termodinamica di base:

• grandezze termodinamiche di base, Enthalpia, Energia Interna, calore specifico, ed il loro utilizzo all’interno delle leggi della termodinamica.
• la Prima Legge della Termodinamica e il suo utilizzo per risolvere semplici problemi termodinamici.
• Seconda Legge della Termodinamica e il suo ruolo nella determinazione i) delle equazioni ctitutive per fluidi semplici e complessi (Derivazione generale delle relazioni Gibbs-Maxwell) ii) degli stati di equilibrio di un sistema e della loro stabilità delle condizioni di equilibrio per composti puri.

Introduzione ai modelli matematici per la valutazione delle proprietà termodinamiche:

• Legge stati corrispondenti, Equazioni del Stato Cubiche, e Correlazioni Generalizzate per Gas e Liquidi
• Esempi di utilizzo delle equazioni di stato cubiche per la risoluzione di semplici problemi termodinamici.

Analisi dei vincoli termodinamici che guidano le conversioni energetiche:

• Lavoro ideale e perso, lavoro minimo richiesto/lavoro massimo ottenibile; Exergia.
• Introduzione all'analisi termodinamica dei processi. Applicazioni a Flussi comprimibili e Compressori, ai Cicli di Potenza e ai cicli di Refrigerazione

Analisi termodinamica di sistemi multicomponente

• Miscele ideali e non ideali: proprietà in eccesso e loro calcolo.
• Bilancio energetico per miscele non ideali, entalpia di miscelazione e grafici di concentrazione dell'entalpia.
• Approcci termodinamici per la descrizione di miscele non ideali: fugacità, attività e coefficiente di attività e il loro calcolo.
• Analisi dell’equilibrio in sistemi multicomponente: i) o I. Equilibrio Vapore-Liquido: Comportamento qualitativo e modelli ideali. ii) quilibrio Liquido-Liquido e Vapore-Liquido-Liquido
• Modelli per la descrizione dei coefficienti di attività
• Legge di Henry per l'analisi di equilibri solido liquido e gas liquido
• Estensione del EoS gas-liquido o gas-solido per la descrizione di miscele. richiami alla Termodinamica delle soluzioni polimeriche e miscele polimero-polimero. Equilibrio Liquido-Solido.
• Equilibrio di Reazione Chimica Equilibrio di Reazione Chimica - derivazione. Equilibrio delle Reazioni Chimiche - derivazione della relazione di equilibrio generale e analisi degli effetti di temperatura e pressione.Esempio di soluzione per sistemi non ideali, sistemi che coinvolgono fasi solide pure, sistemi che coinvolgono anche la presenza di una fase liquida e sistemi di reazioni multiple.

Testi/Bibliografia

Testi suggeriti

S. I. Sandler, "Chemical and Engineering Thermodynamics " 3rd Edition, Wiley and Sons (1999)

J. M. Smith, H. C. Van Ness, Michael M. Abbott – “Introduction To Chemical Engineering Thermodynamics” (7th Edition) McGraw-Hill Education, 2005

che presentano una introduzione generale alla materia. Per ulteriori approfondimenti si possono considerare anche:

R. C. Reid, J. M. Prausnitz, and B. E. Poling, “The Properties of Gases and Liquids", McGraw-Hill, New York, 1987.

J. M. Prausnitz, R. N. Lichtenthaler, E. G. de Azevedo, Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria 3rd Edition Prentice Hall, New Jersey, 1999.

focalizzati in modo particolare sui modelli termodinamici ed eventualmente su

E. Winterbone , Advanced Thermodynamics for Engineers, Elsevier, 1996

per avere qualche esempio sull'uso dell'exergie e dell'analisi termodinamica dei processi. 

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di lucidi

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione del corso si baserà su un esame scritto e su un esame orale facoltativo che può essere richiesto dagli studenti interessati a migliorare il proprio voto finale.

L'esame scritto sarà suddiviso in 2 parti: la prima parte è incentrata su domande aperte sulle parti teoriche del corso; la seconda parte richiederà la soluzione di 1 o 2 esercizi riguardanti la termodinamica delle sostanze pure e delle miscele.

Nella seconda parte è consentito l'uso di materiali personali e del libro di testo, l'uso del laptop è permesso anche se non strettamente necessario.

Gli studenti che ottengono un punteggio finale superiore a 17 (escluso) possono registrare direttamente il loro voto. Tutti gli studenti con voti superiori a 15 (escluso) possono richiedere una parte orale per migliorare il loro voto.

L'esame orale sarà solitamente basato su due domande incentrate sulla discussione sia delle applicazioni che dei fondamenti teorici. Gli studenti che non riescono a superare l'esame verranno invitati a sostenere un nuovo esame scritto.

Strumenti a supporto della didattica

Slide e powerpoint usati durante le lezioni, esempi svolti e altro materiale che verrà reso disponibile sulle piattofarme online dedicate da UNIBO per i materiali didattici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Giacinti Baschetti